Квантовая революция. Как самая совершенная научная теория управляет нашей жизнью - Адам Беккер

по определению линеек. Но ученые постоянно совершенствуют свои измерительные приспособления и изобретают новые! Идеи длины, времени, массы и так далее не просто определяются при помощи экспериментальных операций – они внутренне присущи теории, используемой для проектирования и проверки новых измерительных приспособлений.

Развенчание «реалистами» операционализма не было чем-то совершенно новым – научная практика и достигнутые наукой успехи давно уже заставили многих позитивистов, включая Карнапа, отказаться от этого подхода как чрезмерно упрощенного. Но инструментализм, воззрение, в соответствии с которым наука – это просто инструмент организации и предсказания результатов восприятия, а метафизическое содержание теории не является необходимым, по-прежнему разделялось многими позитивистами. Реалисты эту точку зрения тоже считали несостоятельной. Если ненаблюдаемое «метафизическое» содержание наших лучших научных теорий – такое, например, как электроны, – в действительности не имеет вообще никакого отношения к реальному содержанию мира, почему тогда научные теории работают? В самих теориях предполагается объяснение наблюдаемых нами явлений на основе ненаблюдаемых сущностей. Но если эти ненаблюдаемые сущности на деле являются всего лишь удобными образами, которые сопровождают «реальное» содержание теории (то есть предсказания явлений наблюдаемого мира), и эти образы на деле никак не согласуются с содержимым реального мира, тогда выходит, что нам просто поразительно повезло, что наши теории работают так хорошо!

Возьмем пример. Если зажечь магниевую свечу и воткнуть ее в смесь железной ржавчины и алюминиевого порошка, начнется неуправляемая химическая реакция, при которой произойдет ослепительная вспышка, а температура реагентов быстро достигнет примерно 2500 °C – почти половины температуры поверхности Солнца. Железо и алюминий подойдут к своим точкам кипения. Это фантастически красивое и опасное явление (серьезно: никогда не пытайтесь его осуществить!) называется термитной реакцией. Но дальше оно становится еще более фантастическим: невероятно интенсивную термитную реакцию невозможно остановить, и, что бы вы с ней ни делали, она продолжается до тех пор, пока не истощится участвующее в ней количество ржавчины и алюминия. Можно поместить горящее вещество под воду, засыпать его песком, даже поместить его в космический вакуум – горение не прекратится. (Одним из главных промышленных применений термита как раз и является подводная сварка.) Дело в том, что для этой реакции не требуется ничего, кроме ржавчины и алюминия, ну разве что еще немного тепла для ее начала (для этого и нужна магниевая свеча).

Термитная реакция происходит, потому что алюминий отчаянно стремится реагировать с кислородом. В ржавчине нет ничего, кроме железа и кислорода, поэтому алюминий отдирает кислород от ржавчины – образуются окись алюминия, железо и огромное количество теплоты. По крайней мере, так нам объясняет все происходящее квантовая химия. Но для инструменталиста это объяснение не является настоящим ответом на вопрос «что происходит?». Никакого «настоящего» ответа инструменталист вообще не предполагает получить. Все, что ему нужно, – это знать, что квантовая химия правильно предсказывает бурную реакцию в результате засовывания магниевой свечи в кучку ржавчины и алюминия. Более глубокое объяснение, в частности ответ на вопрос, почему алюминий так отчаянно стремится соединиться с кислородом, – ответ, который дает квантовая химия и который связан с электронными орбиталями, – инструменталисту не только неинтересен, он просто не имеет отношения к реальности.

Но если объяснение, которое дает квантовая химия термиту, не имеет отношения к реальности, значит, у инструменталиста имеется серьезная проблема. Ведь теория не просто предсказывает, что произойдет термитная реакция, – она предсказывает, и очень подробно, как она произойдет и что именно будет происходить. Она объясняет, насколько горячей должна быть магниевая свеча, чтобы запустить реакцию. Она точно описывает, до какой температуры дойдет реакция и сколько она будет длиться. Она даже рассказывает о том, какие еще виды ржавчины (окиси различных металлов) можно использовать в сочетании с алюминием и как именно это изменит параметры реакции. И все эти убийственно подробные ответы, даваемые квантовой химией с точностью до пятого знака после запятой, объясняются поведением электронных орбиталей в атомах, составляющих исходный металлический порошок. Вы, конечно, можете оставаться инструменталистом и отрицать, что электронные орбитали реальн, – но как тогда вы сможете объяснить изумительное согласие между теоретическими предсказаниями и экспериментальными результатами? Если атомы и электронные орбитали нереальны, тогда почему же квантовая химия так великолепно объясняет все подробности термитной реакции? «Если инструментализм верен, нам придется поверить в космическое совпадение, – говорил Дж. Дж. К. Смарт. – Разве не странно, что явления нашего мира должны быть именно такими, чтобы чисто инструментальная теория оказалась верна? С другой стороны, если мы интерпретируем теорию реалистическим образом, надобности в этом космическом совпадении больше не будет <…> и множество неожиданных фактов перестает выглядеть неожиданными»[466]. Явно испытывая некоторое нетерпение по отношению к инструментализму, Смарт продолжает:

«Представьте себе, что сыщик находит множество следов, пятен крови и так далее. Если бы преступник был теоретической фикцией, необходимой для того, чтобы связать друг с другом найденные следы и пятна крови, то было бы слишком самонадеянно предполагать, что из этого можно сделать верные предсказания новых следов, пятен крови и даже оброненных пятифунтовых банкнот. Но если преступник действительно существовал, такие предсказания никого бы не удивили»[467].

Хилари Патнэм выразил то же самое более лаконично. «Реализм, – заявил он, – это единственная философия, для которой успехи науки не являются чудом»[468].

* * *

Смарт считал позитивизм проблематичным не только в философском смысле – вслед за Фейерабендом он видел, что создает и чисто практические трудности.

«Позитивистская позиция часто становится враждебной прогрессу, – писал Смарт в 1963 году. – Позитивизм вполне мог бы поддержать теорию Птолемея [геоцентрическую модель Вселенной] против Коперника – ведь во времена Коперника она лучше предсказывала небесные явления. Позитивисты поддерживали феноменологическую термодинамику и сопротивлялись [атомной] теории газов. А сегодня они a priori встречают в штыки любые попытки построить альтернативу доминирующей копенгагенской интерпретации квантовой механики»[469]. Для Смарта, Патнэма, Фейерабенда и других ведущих философов современности это было серьезной проблемой – ведь с крахом позитивизма копенгагенская интерпретация становилась незащищаемой. Как мог бы наш повседневный реальный мир включать в себя в качестве составной части мир квантовый, в котором не было ничего реального? «Яркий и неопровержимый довод в пользу того, чтобы отказаться считать элементарные частицы теоретической условностью, – писал Смарт, – заключается в том, что если предмет описания квантовой механики нереален, то выполнение макроскопических законов <…> оказывается слишком удивительным совпадением, чтобы в него можно было поверить»[470].

Была и еще одна проблема: наиболее прямым и кратчайшим путем к тому, чтобы сделать «измерение» фундаментом теории, оказывался путь операционалистский – но операционализм с полной очевидностью обнаружил свою ошибочность. «Измерения представляют собой подкласс физических взаимодействий – не более и не менее, – писал Патнэм в 1965 году. – В